Die Erfindung betrifft nicht wäßrige Dispersionen und insbesondere polyelektrolytische Piastisole und
-organosole. Die Erfindung betrifft außerdem fotosensitive Polyelektrolytplastisole und -organosole, die eine
fotopolymerisierbare äthylenisch ungesättigte Verbindung enthalten.
Gewisse Polymerdispersionen, die als Plastisole bezeichnet werden, sind fließfähige Gemische, deren
Viskosität von gießbaren Flüssigkeiten bis zu schweren Pasten reicht, und die durch Dispergieren von
polymeren Teilchen in nicht-flüchtigen, nicht-wäßrigen flüssigen Weichmachern, d. h. Materialien, die mit dem
Polymerisat verträglich sind und ihre Verarbeitbarkeit und Flexibilität verbessern, aber keine Lösungsmittel für
das Polymere unter gewöhnlichen Lagerbedingungen sind, hergestellt werden. Wenn das Plastisol beispiels-
s weise durch Spritzen oder Auftrag in eine gewünschte
Form gebracht worden ist, kann es erhitzt werdert,
damit die polymeren Teilchen und nicht-flüchtige flüssige Bestandteile zusammenfließen können und
hierdurch eine homogene Masse bilden. Flüchtige Verdünnungsmittel können Plastisoldispersionen zuger
setzt werden, um ihre Viskosität zu verändern und erwünschte Handhabungseigenschaften beim Auftrag
oder anderen Formgebungsoperationen zu erreichen. Wenn die Dispersion nicht mehr als 10% flüchtiges
is Verdünnungsmittel enthält, wird sie noch als Plastisol
angesehen. Wenn der Anteil des flüchtigen Verdünnungsmittels jedoch 10% übersteigt, wird die Dispersion als »Organosol« angesehen (H.A. Sarvetnick,
»Plastisols and Organosols«, Van Nostrand Reinhold
Company, New York (1972), Seite 201).
Theoretisch kann durch geeignete Wahl der Bestandteile jedes Polymere in ein Plastisol überführt werden. In
der Praxis hat sich sowohl die technische Anwendung als auch die technische Literatur fast ausschließlich auf
die Verwendung von Polyvinylchlorid zur Bildung von Piastisolen in dem Maße konzentriert, daß beim
Ausdruck »Plastisol« im Chemical Abstracts auf »Polyvinylchlorid« verwiesen wird, und in vielen
Fachbüchern werden Plastisole als Suspensionen von Polyvinylchloridharz beschrieben.
Diese beherrschende Stellung von Polyvinylchlorid auf dem praktischen und technischen Plastisolgebiet
rührt daher, daß zahlreiche Polymerisate mit sonst äußerst vorteilhaften und erwünschten Eigenschaften
nur mit großer Schwierigkeit in geeigneten Weichmachern dispergiert werden können, wobei Dispersionen
mit geeignet hohen Anfangsviskositäten oder sehr kurzer Lagerzeit oder beiden erhalten werden.
Es wurde nun gefunden, daß Plastisole und Organoso-Ie von verringerter anfänglicher Viskosität und verbesserter
Stabilität gegen Gelbildung bei Raumtemperatur hergestellt werden können, wenn Polymere, die
ionogene Gruppen enthalten, zuerst in ihre Salze umgewandelt werden und dann in Weichmachern
dispergiert werden. Die auf diese Art hergestellten Dispersionen eignen sich für die verschiedensten
Formgebungsverfahren mit allen wirtschaftlichen, ökologischen, gesundheitlichen Vorteilen und Vorteilen
hinsichtlich der Sicherheit, die das lösungsmittelfreie
so Arbeiten mit sich bringt. Diese Dispersionen können fotosensitiv gemacht werden, indem eine nichtflüchtige
fotopolymerisierbare, äthylenisch ungesättigte Verbindung als Teil der Weichmacherkomponente der
Dispersion eingearbeitet wird und dann für die Herstellung von Reliefdruckplatten und pianographischen
Druckformen (Flachdruckformen), Fotoresists für die Herstellung von gedruckten Schaltungen und
dergleichen verwendet werden können.
Aus der US-PS 33 09 330 ist es bekannt, Terpolymere von Vinylchlorid/Acrylacrylat/Acrylsäure oder Methacrylsäure
in wäßrigen Dispersionen zu verwenden, die einen Weichmacher und auch Ammoniumhydroxyd
enthalten können. Solche Dispersionen sind jedoch keine polyelektrolytischen Harzplastisole oder -organosole.
Die FR-PS 73 06 503 lehrt, wie man mehrphasige Polymere einschließlich lonomere in einem Gemisch
von polaren und nicht polaren Weichmachern dispergieren kann. Wäßrige Dispersionen von Polyelektrolyt-
harzen in auf Silberhalogenid basierenden lichtempfindlichen Massen und Elemente sind in der US-PS
19 81 102 (Polyelektrolyte als hydrophile Bindemittel
für Silberhalogenidemulsion) und in der US-PS 38 11 897 (Polyelektrolyte als viskositätssteigernde
Zusätze in wäßrigen Dispersionen von hydrophilen Kolloiden) beschrieben.
Die US-PS 28 93 868 beschreibt lichtempfindliche Massen und Elemente, die fotopolymerisierbare äthylenisch
ungesättigte Monomere in Verbindung mit Polyelektrolytharzen und Weichmachern enthalten, die
in organischen Lösungsmitteln gelöst sind. Diese Massen sind eher Lösungen als Dispersionen.
Aus der DE-AS 24 54 235 sind Piastisole auf Acrylatbasis
bekannt, welche außer einem verträglichen organischen Weichmacher ggf. Füllstoffe, Zusatzstoffe und
Haftvermittler enthalten. Insbesondere zur Verbesserung der Haftfähigkeit sollen in das Polymerisat eine
untergeordnete Menge an Acrylat und/oder Methacrylatmonomeren mit Hydroxyl-, Epoxy-, Amino- oder freien
Carboxylgruppen einpolymerisiert sein. Die freien Säuregruppen dieser Komponente des Copolymerisate
sind jedoch nicht neutralisiert worden. Eine Neutralisation hätte auch den gewünschten Effekt der Haftvermittlung
wieder aufgehoben.
Aus der DE-OS 25 29 732 ist bekannt, die Methylmethacrylathomo-
und/oder Copolymeren gemäß DE-AS 24 54 235 durch höhermolekulare Acrylate bzw. Methacrylate zu ersetzen. Zwecks weiterer Haftverbesserung
wird das Einpolymerisieren heterozyklischer Gruppen mit mindestens einem N-Atom im Ring in das
Polymere beschrieben. Die Haftung derartiger Plastiso-Ie kann noch dadurch weiter verbessert werden, daß
man mit der heterozyklischen Gruppe des einpolymerisierten Comonomeren reagierende zusätzliche Vernetzer
zufügt. Als geeignet haben sich neben Epoxidharzen mehrbasische Carbonsäuren erwiesen. Diese Verbesserung
der Haftung ist sicherlich nicht mit einer verringerten Viskosität und verbesserten Stabilität gegen Gelbildung
bei Raumtemperatur verbunden gewesen, da die mehrbasischen Carbonsäuren mit vernetzender Eigenschaft
die Viskosität heraufsetzen und nicht herabsetzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Polymerisatplastisol- oder Organosoldispersionen
herzustellen, die die oben genannten Nachteile nicht mehr aufweisen. Die Aufgabe wird durch die in den
oben genannten Patentansprüche aufgeführten Maßnahmen gelöst.
Der Ausdruck »Polymer«, wie er hier verwendet wird, umfaßt sowohl Homopolymere als auch Copolymere
und der Ausdruck »Copolymer« ist nicht auf polymere beschränkt, die von nur zwei Monomerenarten abgeleitet
sind, sondern umfaßt auch Terpolymere, Tetrapolymere usw. Die in den Dispersionen gemäß der Erfindung
geeigneten Polymeren sind solche, in denen nur eine Phase in den Polymerteilchen vorliegt, erkennbar an der
Tatsache, daß Folien, die aus Lösungen der Polymerisate gegossen werden, klar sind.
Die Polymerkomponenten der Dispersionen der vorliegenden Erfindung sind beliebige Polymere oder
Copolymere, die einen organischen Polyelektrolyten enthalten, der wenigstens 1% ionisierbare Monomere
oder Comonomere enthält. Bevorzugt enthält der organische Polyelektrolyt wenigstens 50 Gew.-% des
Polymeren oder Copolymeren. Der organische Polyelektrolytanteil des Polymeren ist das Salz eines
beliebigen Polymeren oder Copolymeren, das ionogene
saure Gruppen oder Teile enthält Das bedeutet, daß in
der endgültigen Dispersion gemäß der Erfindung die Polymeren in der ionischen Form eines beliebigen Homopolymeren
oder Copolymeren vorliegen können, das ganz oder teilweise von einem beliebigen Monomer abgeleitet
ist, das für die Salzbildung verfügbare reaktive Gruppen aufweist, die sauer sind, so lange die quantitativen
oben dargelegten Bedingungen erfüllt sind Eine bevorzugte Gruppe von Polymeren sind ionische Acrylsäurepolmere,
insbesondere solche, die wenigstens 80 Gew.-% Acrylsäureeinheiten enthalten. Stärker bevorzugt
sind Salze von Methylmethacrylat/Methacrylsäurecopolymeren
in Gewichtsverhältnissen von 80/20 bis 99/1 und ganz besonders bevorzugt in Gewichtsverhältnissen
von 90/10 bis 98/2. Es ist oft erwünscht, daß das Endprodukt, das aus den ι Plastisol-, oder. Organosoldipersionen
gemäß der Erfindung hergestellt wird, Eigenschaften hat, die charakteristisch für nicht ionische Polymere
sind. In solchen Fällen wird es bevorzugt, daß die ionischen Polymere Salze von entweder schwachen
Säuren oder schwachen Basen, vorzugsweise von beiden sind, da solche Zusammensetzungen dazu neigen, in
die nicht ionische Form überzugehen, wenn sie erhitzt werden, wie das in der Verschmelzungsstufe geschieht.
Viele für die praktische Verwendung gemäß der Erfindung geeigneten Monomere, Polymere und Copolymere
sind dem Fachmann auf dem Polymergebiet gut bekannt, was auch für die Herstellungsverfahren der
Monomeren und die Polymerisation der Polymeren zu den Homopolymeren und den Copolymeren von
gewünschter Zusammensetzung und für die Verfahren zur Umwandlung der Polymeren in ihre ionische Form,
d. h. in ihre Salze, der Fall ist. Diese Aspekte für sich genommen sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung.
Geeignete Monomere, die saure reaktive Gruppen aufweisen, umfassen solche, die seitenständige Carboxylgruppen,
Sulfonsäuregruppen oder Phosphorsäuregruppen aufweisen. Homopolymere und Copolymere,
die aus diesen Monomeren hergestellt werden, können leicht in ihre basischen Salze, z. B. ihre Alkalimetallsalze,
Ammoniumsalze und Aminsalze durch Behandlung mit Alkalimeiallhydroxyden, Ammoniumhydroxyd, gasförmigem
NH3, Dimethylcocoamin, Triäthylamin, Dimethyloctylamin,
Triäthanolamin, Triäthylentetraamin und dergleichen umgewandelt werden. Eine besonders
geeignete und bevorzugte Klasse von Monomeren sind solche ungesättigten Carboxyl enthaltenden Monomeren,
wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Cinnamylsäure, Crotonsäure, Sorbinsäure, Itaconsäure, Propiolsäure.
Maleinsäure und Fumarsäure und, soweit möglich, ihre entsprechenden Halbester und Anhydride. Repräsentative
geeignete Polymere umfassen Copolymere von: Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Styrol, niederen
Alkyl, (Ci bis C^-Acrylaten und Methacrylaten, Vinylchlorid,
Acrylnitril; Itaconsäure mit Styrol oder mit den genannten niederen Alkylacrylaten und Methacrylaten;
Styrol/Maleinsäureanhydrid und Styrol/Monobutylma- |eat; Vinylacetat/Crotonsäure; Methylvinyläther/Maleinsäureanhydrid
und deren Halbester, z. B. Monobutyl. Andere Beispiele geeigneter polymerer Carbonsäuren
und der gemischten Polymerisationsprodukte dieser Säure und ihrer Salze werden in den US-PS 19 81 102.
27 60 886, 27 72 166, 28 48 434 und 33 09 330, der GB-PS 13 61 298, der FR-PS 72 10 954 und in anderen hier
genannten Patentschriften beschrieben.
Unter den geeigneten sauren ionogenen Monomeren, die reaktive Sulfonsäuresubstituenten haben, sind die
sulfonierten Styrole als auch die Monomeren und
Polymeren und deren Salze geeignet, die in den US-PS
31 68 403, 32 41 969, 34 11 911, 35 36 491, 35 92 655 Und
38 11 897 und in den anderen hier genannten Patenten
beschrieben worden sind.
Weitere geeignete Polymere, die seitenständige ionogene Gruppen enthalten, und zwar saure als auch
basische, und ihre Umwandlung in Salze werden in der US-PS 28 93 868 beschrieben.
Die Wahl der monomeren Komponenten und ihre Mengenverhältnisse in Copolymere^ werden durch
Faktoren, wie a) die Eigenschaften, die in dem aus dem
Plastisol oder Organosol herzustellenden Endprodukt gewünscht werden, b) die Kosten, c) die Verfügbarkeit,
d) die Leichtigkeit mit der sie in den verschiedenen anzuwendenden Verfahrensstufen gehandhabt werden
können und e) ihre Verträglichkeit mit Weichmachern und anderen Bestandteilen, deren Verwendung beabsichtigt
ist, bestimmt
Die Polymeren können nach beliebigen Verfahren, die dem Polymerchemiker bekannt sind, z. B. durch
Polymerisation in Masse, Emulsions-, Suspensions- oder Impfpolymerisation hergestellt werden. Mehrere geeignete
Verfahren werden in den später folgenden Beispielen beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung
des Polymeren ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung, beeinflußt jedoch anerkanntermaßen Eigenschaften,
wie die inhärente Viskosität des Polymeren und die Größe der gebildeten Polymerteilchen. Die inhärente
Viskosität (tynfi) des Polymeren ist kein entscheidend
wichtiger Faktor, jedoch liegt sie für einfachen praktischen Betrieb vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis
1,5 und insbesondere im Bereich von 0,2 bis 1,2. Wenn die Viskosität des Polymeren zu hoch ist, ist es
schwieriger, das Zusammenfließen der Masse zu erreichen. Wenn die Viskosität des Polymeren zu
niedrig ist, kann die Formbeständigkeit des endgültigen zusammengeschmolzenen Produkts nachteilig beeinflußt
werden. Die Teilchengröße, ausgedrückt als mittlerer Durchmesser der Teilchen, ist ebenfalls nicht
kritisch, liegt jedoch für den einfachen praktischen Betrieb vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 μιτι,
insbesondere im Bereich von 0,5 bis ΙΟμπι. Die
erwünschte Teilchengröße in einem gegebenen Fall wird teilweise durch die gewünschten Eigenschaften des
Endprodukts und die anzuwendenden Formgebungsverfahren bestimmt. Sehr große Teilchen können die
kleinste Dicke von Überzügen begrenzen, die aus Dispersionen, die diese Teilchen enthalten, hergestellt
werden können. Sie können ferner für das Verschmelzen oder Zusammenfließen Zeiten erfordern, die
uninteressant lang und/oder unzweckmäßig sind. Sehr kleine Teilchen von beispielsweise weniger als 0,1 μιτι
sind zwar geeignet, jedoch unterlieger sie aufgrund ihrer großen verfügbaren Oberfläche schneller der
Gelbildung, die kürzere Lagerbeständigkeit zur Folge hat, so daß größere Weichmachermengen erforderlich
sind, die niedrigere Verhältnisse von Feststoffen zu Flüssigkeiten zur Folge haben, die für praktische
Operationen unwirksam und unerwünscht sind. Teilchengrößen im gewünschten Bereich in einem gegebenen
Falle können entweder direkt durch Wahl eines geeigneten Polymerisationsverfahrens oder durch Mahlen
großer Teilchen zur Bildung kleinerer Teilchen in bekannten Apparaturen und nach bekannten Verfahren
erhalten werden.
Allgemein wird bevorzugt, daß die Polymeren in ihrer ionischen Form vorliegen, bevor sie in die Plastisol-
oder Organosoldispersion eingearbeitet werden. Es ist jedoch auch möglich, ein Polymer in nicht ionischer
Form als Ausgangsmaterial zu verwenden und es in die ionische Form in situ umzuwandeln, indem man
geeignete ionogene Reaktanten mit dem Weichmacher S und den wahlweise anderen Bestandteilen, mit denen
das Polymere zur endgültigen Dispersion gemischt wird, einarbeitet
Um die erfindungsgemäßen Disoersionen herzustel:
len, können die Polymeiteilchen, die von oberflächenafctiven
Mitteln frei sein können, in einem Medium dispergiert werden, das ebenfalls frei von oberflächenaktiven
Mitteln ist und das einen Weichmacher für die Polymerteilchen enthält, d. h. eine verträgliche Flüssigkeit,
die bei Raumtemperatur nicht flüchtig ist und kein Lösungsmittel für das Polymer unter normalen Lagerbedingungen
ist, jedoch fähig ist, eine physikalische Wechselwirkung mit dem Polymeren in einer solchen
Weise einzugehen, daß die gegenseitigen Anziehungskräfte zwischen Polymerketten verringert werden,
wodurch die Verarbeitbarkeit und Flexibilität des Polymeren gesteigert werden. Der Weichmacher der
nicht-polymerisierbar sein kann, kann aus einer großen Zahl von Substanzen, die als Weichmacher für Polymere
bekannt sind, z. B. aus Phosphaten, Phthalaten, Sebacaten, Ricinoleaten, Adipaten usw. gewählt werden.
Weichmacher werden von Sarvetnick in »Plastisols and Organosols«, Van Nostrand Reinhold Company, New
York (1972), Kapitel 3, Seiten 33 bis 59, genannt Repräsentative Materialien umfassen Triallyl-, Tributyl-
und Trikresylphosphate, Dibutyl-, Dicapryl- und Dioctylphthalate und andere, die in den Beispielen
aufgeführt sind. Weichmacher, die Äthergruppen enthalten, sind geeignet, werden jedoch im allgemeinen
nicht bevorzugt da sie einen nachteiligen Effekt auf die Viskositätsstabilität und die Lagerbeständigkeit der
Polymerdispersionen zu haben scheinen. Vorzugsweise ist das flüssige Medium frei von oberflächenaktiven
Mitteln, die Äthergruppen enthalten oder die auf langkettigen Säuren (Qo bis C2g) basieren. Oberflächenaktive
Mittel basierend auf langkettigen Aminen (Cio bis C28) sind annehmbar.
Das Dispersionsmedium kann auch eine flüchtige Komponente enthalten, vorzugsweise eine, die ein
Lösungsmittel oder Quellmittel für die Polymerkomponente der Dispersion ist. Die Einarbeitung einer
flüchtigen Komponente gibt eine zusätzliche Maßnahme zur Kontrolle der Viskosität der Dispersion und
kann die Bildungsstufen oft erleichtern, wie z. B. das Auftragen, und verbessert das Fließverhalten der
so Dispersion. Repräsentative Verbindungen sind Methylchloroform, Chloroform, Methylenchlorid und andere in
den Beispielen gezeigte Verbindungen. Der bekannten Praxis folgend werden Dispersionen, in denen die
flüchtige Komponente nicht mehr als 10 Gew.-% des Gesamtgewichts der Dispersion ausmacht, als Plastisole
angesehen, während Dispersionen, in denen die flüchtige Komponente mehr als 10 Gew.-% des
Gesamtgewichts der Dispersion ausmacht, als Organosole bezeichnet werden.
Der Bcladungsfaktor oder die Menge der Polymerfeststoffe im flüssigen Dispergierungsmedium wird
durch praktische Faktoren, die mit der leichten Verarbeitbarkeit im Zusammenhang stehen, bestimmt.
Für Streichbarkeit oder Spritzbarkeit, leichtes Rühren und dergleichen liegt bei den Plastisoldispersionen eine
praktische obere Grenze für das Verhältnis von Festkörpern zu nicht flüchtiger Flüssigkeit bei 60 :40,
wobei ein Verhältnis von etwa 50 :50 bevorzugt wird.
Diese Erwägung ist weniger wichtig bei den Organosoldispersionen, bei denen Verhältnisse von Festkörper zu
nicht flüchtiger Flüssigkeit von 80 : 20 und sogar 90 :10 möglich sind, da jede gewünschte Menge der flüchtigen
Komponente zur Einstellung einer brauchbaren Viskosität zugesetzt und dann durch Abdampfen durch
Erhitzen während der Einwirkung der gewünschten Temperatur zum Verschmelzen oder Zusammenfließen
der Dispersion entfernt werden kann.
Für die lichtempfindlichen Dispersionen, Materialien und Verfahren, die eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung darstellen, enthält der flüssige Teil der Dispersion eine nicht-flüchtige, fotopolymerisierbare,
äthylenisch ungesättigte Verbindung zusammen mit einem oder mehreren erforderlichen oder
gewünschten Fotoinitiatoren, Kettenüberträgern, Wasserstoffdonatoren, Farbstoffen und anderen üblichen
Zusatzstoffen, die sämtlich aus den zahlreichen Materialien ausgewählt werden, die für ihre jeweiligen Zwecke
auf dem Fotopolymergebiet bekannt sind und für sich allein genommen keinen Teil der Erfindung bilden. Die
verschiedensten geeigneten Materialien für die Verwendung als fotopolymerisierbare Monomere und Fotoinitiatoren
und die anderen vorstehend genannten Komponenten werden in einer Anzahl von Patentschriften,
die das Fotopolymergebiet betreffen, z. B. in der US-PS 37 84 378, genannt. Zu den bevorzugten fotopolymerisierbaren
Monomeren, die in 10 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der festen Teilchen,
vorhanden sind, gehört eine Anzahl von polyfunktionellen Acrylsäure- und Methacrylsäuremonomeren, z. B.
Triäthylenglykoldiacrylat und -dimethacrylat, Tetraäthylenglykoldiacrylat
und -dimethacrylat, Hexamethylenglykoldiacrylat und -dimethacrylat, Polyäthylenoxiddiacrylat
und -dimethacrylat, Polyäthoxytrimethylolpropantriacryla^Trimethylolpropantriacrylat
und -trimethacrylat, Tetramethylenglycoldimethacrylat und Decamethylenglykoldimethacrylat.
Monomere, die Äthergruppen enthalten, sind geeignet, jedoch werden ätherfreie Monomere wegen der Viskositätsstabilität
für die Dispersion bevorzugt. Wenn ein fotopolymerisierbares Acrylsäuremonomer verwendet wird, sollte es
vorzugsweise nicht ein Monomer sein, das dieselbe chemische Struktur hat wie ein Monomer der bereits
polymerisierten Komponente, d. h. das Polymer, das in der flüssigen Komponente dispergiert ist, um übermäßige
Weichmachung und demzufolge Gelbildung bei Lagertemperaturen zu verhindern. Beispielsweise kann
ein Salz eines Methylmethacrylat/Methacrylsäurecopolymeren in einer Flüssigkeit dispergiert werden, die
Trirr.ethy'.olpropantrimetharrylat als eine Komponente
des flüssigen Teils enthält.
Es ist wichtig, daß ein fotopolymerisierbares Monomeres,
das gegebenenfalls in die Dispersion einbezogen wird, auch einen Inhibitor der thermischen Polymerisation
in einer Menge enthält, die genügt, um vorzeitige Polymerisation des Monomeren durch die Hitze zu
verhindern, die beim Rühren, insbesondere beim Zusammenfließen auftritt, wodurch sichergestellt wird,
daß Polymerisation des Monomeren nur als Folge der Belichtung des fertigen lichtempfindlichen Materials
stattfindet. Die im Handel erhältlichen Monomeren von Polymerisationsqualität enthalten üblicherweise Inhibitoren
der thermischen Polymerisation in einer für diesen Zweck ausreichenden Menge.
Es ist anerkannt, daß die verträgliche nicht flüchtige
Flüssigkeit und die fotopolymerisierbare monomere Komponente beide Weichmachereigenschaften für die
Polymer- oder Copolymerkomponente aufweisen, d. h. die flüssige Phase könnte ein fotopolymerisierbares
Monomer enthalten. Wenn eine geeignete fotopolymerisierbare monomere Verbindung anwesend ist, die
effektiv eine Weichmacherwirkung ausübt, würde die monomere Komponente wenigstens 10 Gew-%,
bezogen auf das Gewicht der festen Polymerteilchen oder Copolymerteilchen ausmachen, wobei die Gewichtsprozentsätze
sowohl für die nicht flüchtige Flüssigkeit als auch für die monomere Komponente gelten. Vorzugsweise ist jedoch die nicht flüchtige
verträgliche Flüssigkeit und die monomere Komponente in der Dispersion vorhanden und sind verschiedene
Verbindungen.
Die Plastisole und Organosole gemäß der Erfindung können nach beliebigen üblicherweise angewendeten
Formgebungsverfahren, z. B. durch Beschichten, Strangpressen, Spritzgießen und Tauchen, zu Formteilen
verarbeitet werden. Die Formgebung ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung. In der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung als lichtempfindliche Materialien können die Dispersionen gemäß der
Erfindung gegossen oder extrudiert werden, um selbsttragende flächige Materialien herzustellen, oder
sie können auf transparente oder nicht transparente Träger gegossen oder beschichtet werden, um lichtempfindliche
Materialien auf einem Träger zu bilden. Eine Anzahl geeigneter Trägermaterialien ist in den nachfolgenden
Beispielen und in der obengenannten US-PS 37 84 378 beschrieben und dem Fachmann auf dem
Gebiet der lichtempfindlichen Materialien bekannt. Die verwendeten jeweiligen Trägermaterialien und der
jeweilige Aufbau der lichtempfindlichen Materialien oder anderer Formteile, die aus den Dispersionen
gemäß der Erfindung hergestellt werden, bilden keinen Teil der Erfindung.
Eine Vielzahl von Polymeren und Copolymeren kann, wenn sie in ihre ionische Form umgewandelt werden, in
einer Vielzahl von verträglichen flüssigen Medien dispergiert werden, um fließfähige Plastisole mit
Verhältnissen von Feststoff zu Flüssigkeit von 50 :50 und mehr zu bilden. Verdünnungsmittel können zu
diesen Dispersionen zugesetzt werden, um Organosole zu bilden, die wesentlich höhere Verhältnisse von
Feststoff zu Flüssigkeit aufweisen. Sowohl den Plastisolen als auch den Organosolen können die verschiedensten
fotopolymerisierbaren Monomeren zugesetzt werden, damit lichtempfindliche Überzüge als Bildempfangsmaterial
und dergleichen gebildet werden können, die sich für die verschiedensten Zwecke, z. B. als
Reliefdruckplatten und pianographische Druckformen (Flachdruckformen), Fotoresists und dergleichen eignen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. In diesen Beispielen beziehen sich die
Mengenangaben in Teilen und Prozentsätzen auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben. Die Werte der
inherent viscosity der Polymerisate (jjm/,) gelten für die
inherent viscosity von Lösungen von 0,25 g Polymerisat in 50 ml Lösungsmittel, entweder Chloroform oder
Chloroform und Methanol im Volumenverhältnis von 50 :50, gemessen bei 25° C mit einem Cannon-Fenske-Viskosimeter
Nr. 50. Die Teilchengrößen sind mittlere Teilchendurchmesser, die durch Betrachtung von
Mikroskopaufnahmen oder Elektronenmikroskopaufnahmen bestimmt worden sind. Die in Centipoise (cPs)
angegebenen Viskositäten der Dispersion wurden mit einem Brookfield-RVT-Viskosimeter mit einer Spindel
Nr. 5 gemessen. Alle Monomeren, die in den Beispielen verwendet werden, um entweder die ionogenen
Polymeren zu machen oder als fotopolymerisierbare Monomere in lichtempfindlichen Massen zu dienen,
waren im Handel erhältliche Monomere von Polymerisationsqualität, die übliche Mengen von Polymerisationsinhibitoren
enthielten. Die Farben sind mit ihrer C.I.-Bezeichnung und -Nr. identifiziert, die in »Colour
Index«, 3. Auflage, The Society of Dyers and Colourists, Bradford, Yorkshire, England (1971), genannt sind. Die
Eignung lichtempfindlicher Materialien wurde teilweise durch Belichtung durch eine in der graphischen Technik
übliche Vorlage zur Ermittlung des Auflösungsvermögens, d. h. eine Vorlage mit einer Reihe von transparenten
parallelen Linien von bekannter Breite auf einem undurchsichtigen Hintergrund und einer Reihe Von
transparenten konvergierenden Linien, die durch nicht-transparente Abstände von bekannter Breite
getrennt sind, und anschließende Entfernung der nicht polymerisierten Masse von den unbelichteten Bereichen
ermittelt Die Fähigkeit der Wiedergabe dicht beieinanderliegender Objekteinzelheiten in den Beispielen als
Mindestbreite der polymerisierten parallelen Linien, die getreulich wiedergegeben werden konnten, und als
Mindestabstand ausgedrückt, der ohne Zusammenfließen der polymerisierten konvergierenden Linien erzielt
werden konnte. Die Filter und Siebe werden durch die Anzahl der Öffnungen pro Zentimeter und die
Sieböffnung (Millimeter oder μτη) gemäß Tabelle 21—16 auf Seite 21—51 in »Chemical Engineers'
Handbook«, von Perry, 4. Auflage, McGraw-Hill Book Company, New York, 1963, gekennzeichnet.
Beispiel 1
Ein Methylmethacrylat/Methacrylsäure-(90/10)-Copolymer
(7//„a = 0,12) wurde durch übliche Suspensionspolymerisation
in Wasser mit Polymethacrylsäure als Suspendiermittel hergestellt. Die erhaltenen kugelförmigen
Teilchen hatten einen Durchmesser von ungefähr 100 bis 125 μπτι. Das Polymere wurde, in einer
Kugelmühle mit einem gleichen Volumen an Flintsteinen, die einen Durchmesser von ungefähr 12,5 mm
hatten, während 4 Tagen trocken gemahlen. Das resultierende Produkt war ein nicht tastbares Pulver
von 2 bis 20 μπι Teilchengröße. Das Pulver war bei
Raumtemperatur in Methylenchlorid, Chloroform, 1,2-Dichloräthan, Trichlorethylen, 1,1,2-Trichloräthan
und 1,23-Trichlorpropan löslich. Es war teilweise löslich,
gequollen und agglomeriert in Methylchloroform, unlöslich, jedoch gequollen in Perchloräthylen und
Tetrachlorkohlenstoff und unlöslich und nicht gequollen in Hexan. Folien aus Chiorotorm/rvieihanoi (1/1
Volumen) waren klar.
Das gemahlene Pulver wurde in einem geschlossenen Behälter über konzentriertem wäßrigem Ammoniumhydroxyd
20 Stunden bei Raumtemperatur gelagert und dann an der Luft 4 Stunden lang getrocknet
Gewichtszunahme betrug 43%. Eine Kjeldhal-Analyse
auf Stickstoff ergab 0,4%, was einer Umwandlung von etwa 30% von -COOH zu —COONH4-Gruppen
äquivalent ist Das Pulver war bei Raumtemperatur in Methylenchlorid, Chloroform, Trichloräthylen, 1,1,2-Trichloräthan
und 1,23-Trichlorpropan löslich. Es war teilweise löslich, gequollen und agglomeriert in Methylchloroform
und 1,2-Dichloräthan, unlöslich, aber gequollen in Perchloräthylen und Tetrachlorkohlenstoff
und unlöslich und nicht gequollen in Hexan. Eine 11,6 g
Probe des mit Ammoniak behandelten Pulvers wurde zu einem Vorgefilterten Gemisch von 8,75 g Trimethylolpropantriacrylat,
3 g Trikresylphosphat, 1 g Triäthylenglykoldiacetat, 1 g Bis[2-o-Chlorphenyl-4,5-bis(m-Methoxyphenyl)]imidazol,
0,05 g Leukokristallviolett, 0,05 g Benzoxazol 0,0375 g CI. Solvent Red 109 und
0,0125 g Michler's Keton gegeben. Nach 15minütigem Rühren bei Raumtemperatur hatte das dünnflüssige
Plastisol eine Brookfield-Viskosität Nr. 5 von 6 200 cPs. Die Viskosität betrug 9 40OcPs nach 4 Stunden und
ίο 25 920 cPs nach 24 Stunden. Im wesentlichen gleiche
Resultate wurden erhalten, wenn ähnlich gemahlene Pulver über Ammoniumhydroxyd 6 Stunden und 3 Tage
bei Raumtemperatur gelagert wurden.
Das Plastisol wurde mit einer auf 0,1 mm eingestellten Rakel auf eine 25 μηι dicke Polyäthylenterephthalatfolie
aufgetragen und 5 Minuten bei !2O0C erhitzt. Das
Plastisol verschmolz zu einer glatten, trockenen, klaren Folie mit einer Dicke von 0,05 mm. Die Folie wurde bei
1000C auf eine mit einer Kupferfolie bedeckte Phenolharzplatte für gedruckte Schaltungen laminiert
und durch eine in der graphischen Technik übliche Vorlage zur Bestimmung der Auflösung, wie sie
vorstehend beschrieben wurde, eine Minute mit einer Lampe belichtet. Die Polyäthylenterephthalatträgerfolie
wurde dann entfernt und die belichtete Schicht mit einer Lösung von 10 g Monobutyläther von Äthylenglykol
und 1 g Borax in 90 g Wasser entwickelt. Ein sauberes scharfes Bild wurde erhalten. Die Platte wurde
sauber mit handelsüblichen Eisen(III)-Chloridätzlösungen geätzt, und der Resist konnte leicht mit Methylenchlorid
abgestreift werden. Zum Vergleich wurde eine andere Probe desselben gemahlten Methylmethacrylat/
Methacrylsäure (90/10)-Pulver nicht mit Ammoniak behandelt und zur Herstellung eines Plastisch mit
derselben Formulierung verwendet, wie sie gerade beschrieben worden ist. Dieses Plastisol hatte eine
Anfangsviskosität von 11 000 cPs und eine Viskosität
von 48 000 cPs nach 24 Stunden.
Beispiel 2 Herstellung des Binderpulvers
Zu einer !Lösung von 0,4 g Ammoniumpersulfat in 200 g Wasser wurden 18 ml einer Lösung von 1,09 g
Dodecylmercaptan und 10,0 g Methacrylsäure in 100 g Methylmethacrylat gegeben. Die Suspension wurde
heftig unter Stickstoff gerührt und auf 80 bis 85°C
erhitzt In 30minütigen Intervallen wurden 25 ml der
Methylmethacrylat/Methacrylsäure/Dodecylmercapiäiiiösüiig
und 112 -.! einer Lösung von 0,2 g Ammoniumpersulfat
in 45Og Wasser zugegeben. 30 Minuten nach der vierten Zugabe wurde der Reaktor zur Luft hin
geöffnet und! auf Raumtemperatur gekühlt Der Latex wurde bei 55 bis 660C unter Stickstoff unter Rühren
eingedampft, das als Rückstand verbleibende Pulver in einem Mörser gemahlen und durch ein Sieb einer
Maschenweite von ungefähr 038 mm gegeben und 3
Tage in einem geschlossenen Gefäß über konzentriertem wäßrigem Ammoniumhydroxyd gehalten. Das
Pulver war bei Raumtemperatur in Chloroform und 1,1,2-Trichlormethan löslich, teilweise löslich, gequollen
und agglomeriert in Methylenchlorid, 1,2-Dichloräthan,
Trichloräthylen und 1,23-Trichlorpropan. Es war
gequollen, aber unlöslich in Methylchloroform, Perchloräthylen und Tetrachlorkohlenstoff. Es war unlöslich
und nicht gequollen in Hexan.
Herstellung des Plastisol
Eine Probe von 11,1 g des wie vorstehend beschrieben
hergestellten Binderpulvers wurde zu einem Gemisch von 8,75 g Trimethylolpropantrimethacrylat,
2,0 g Trikresylphosphat, 1,00 g Bis(2-o-Chlorphenyl-4,5-Diphenyl)imidazol, 0,05 g Leukokristaliviolett, 0,05 g
Benzotriazol, 0,0375 g Cl. Solvent Red 109, 0,0125 g Michler's Keton und 5 ml Methylchloroform gegeben.
Ein gleiches Volumen von Sand einer Körnung von etwa 0,55 bis 0,85 mm wurde zugegeben und die
Mischung 30 Minuten bei 0°C mit einem Scheibenrührer bei einer Umfangsgeschwindigkeit von ungefähr 300 m/
Min. gemahlen. Die Dispersion wurde 3 Tage bei Raumtemperatur gehalten. Sie wurde flüssiger und
wurde unter Dnjck durch ein Nylonflanell gefiltert. Das erhaltene Organosol hatte eine Viskosität von 488 cPs.
Es wurde 30 Minuten unter Vakuum von 3,5 mm Hg gehalten, um Luftblasen zu entfernen und um den
größten Teil des Methylchloroformverdünnungsmittels zu entfernen. Das erhaltene Plastisol hatte eine
Viskosität von 1 920 cPs. Es blieb fließfähig während 12
Tage oder mehr bei Raumtemperatur. Sowohl anfänglich als auch nach dem Lagern für eine Zeit von
wenigstens 12 Tage war es leicht auftragbar, verschmelzbar, als Bild belichtet und entwickelt sowie
geätzt und abgestreift, wie in Beispiel 1 dargestellt.
Im wesentlichen gleiche Resultate wurden erhalten, wenn das Methylchloroformverdünnungsmittel durch
einen anderen chlorierten Kohlenwasserstoff ersetzt worden ist, der ein Lösungsmittel oder Quellmittel für
das Bindemittel war, z. B. Chloroform, Tetrachloräthylen, Methylenchlorid, Trichloräthylen und Tetrachlorkohlenstoff,
jedoch nicht mit Hexan, das das Bindepulver weder quoll noch löste.
Beispiel 3
Ein mit Ammoniak behandeltes Methylmethacrylat/ Methacrylsäure (99/l)-Copolymerbinderpulver wurde
im wesentlichen wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß 4,0 g Dodecylmercaptan
in der Monomerlösung verwendet wurden, die 99 g Methylmethacrylat und 1 g Methacrylsäure enthielt
und das 5% eines Impflatexpolymer von Polymethylmethacrylat, der auf ähnliche Weise hergestellt worden
war, in das Reaktionsgemisch eingearbeitet wurde.
Ein Organosol wurde wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellt, wobei man 12,84 g Binderpulver, 9,75 g
Trimethylolpropantrimethacrylat, 1,50 g Trikresylphosphat, 0,50 g Triäthylenglykoldiacetat, 0,0825 g Michler's
Keton, 0,165 g Benzophenon, 0,05 g Benzotriazol. OJI25 g CI. Solvent Red 109 und 4.5 ml Tetrachlorkohlenstoff
verwendete. Unmittelbar nach dem Sandmahlen wurde die Dispersion durch ein Sieb einer
Maschenweite von 0,044 mm gefiltert Es hatte eine Viskosität von 56OcPs und nach Evakuierung eine
Viskosität von 4 280 cPs. Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben aufgetragen, verschmolzen, laminiert, belichtet,
entwickelt, geätzt und abgestreift.
Zum Vergleich wurde ein Organosol derselben Zusammensetzung, jedoch mit einem Methylmethacrylat/Methacrylsäure
(99/1)-Pulver gemacht das nicht mit Ammoniak behandelt war und das während des
Mahlvorgangs zum Verschmelzen neigte und nicht gefiltert werden konnte. Im weiteren Vergleich und im
Gegensatz konnten ähnliche Organosole, die aus Polymethylmethacrylathomopolymer, d. h. einem nicht
ionogenen Polymer hergestellt worden waren, kaum
gemahlen und gefiltert v, rcier. selbst wenn man zweirr.al so viel Tetrachlorki.:-1· istoffverdünnungsmittel
benutzte und unabhängig davon, ob das Binderpulver mit Ammoniak behandelt war oder nicht.
Beispiel 4
Ein Methylmethacrylat/Äthylacrylat/Meihacrylsäure
(65/25/10)-Terpolymerbinderpulver wurde nach dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der
Ausnahme, daß kein Dodecylmercaptan verwendet wurde. 2,5% eines Impflatex aus Methylmethacrylat/
Äthylacrylat/Methacryisäure (61/31/8) wurde in das Reaktionsgemisch eingearbeitet, und das Polymerpulver
wurde durch Trocknen des Latex bei Raumtemperatür isoliert. Das getrocknete Pulver wurde in der in den
vorstehenden Beispielen beschriebenen Weise mit Ammoniak behandelt. Ein Plastisol wurde aus dem
ammoniakbehandelten Pulver in der Formulierung wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellt. Es wurde 3 Tage im
Kühlschrank bei 5°C gehalten und wurde dann durch ein Sieb einer Maschenweite von etwa 0.38 mm bei 0°C
gesiebt. Es war gegen Gelbildung bei Raumtemperatur für etwa 24 Stunden stabil. Es wurde aufgetragen,
verschmolzen, belichtet, entwickelt, geätzt und abgestreift wie in Beispiel 1 beschrieben.
Beispiel 5
Eine Probe ve 10,6 g gemahlenem Pulver von
Methylmethacrylat/Methacrylsäure (90/10) wie in Beispiel 1 beschrieben wurde 24 Stunden mit 0,5 g
Dimethylcocoamin getrommelt (tumbled) und wurde dann verwendet, um ein Plastisol nach dem Verfahren
von Beispiel 2 herzustellen, wobei 8,75 g Trimethylolpropantrimethacrylat. 2.00 g Trikresylphosphat, 2,00 g
bibutylphthalat, 1,00 g Bis(2-o-Chlorphenyi-4,5-Diphenyl)imidazol,
0,05 g Leukokristaliviolett, 0,05 g Benzotriazol, 0,0375 g CI. Solvent Red 109 und 0.125 g
Michler's Keton verwendet wurden. Das Plastisol wurde durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,074 mm
gegeben und unter Vakuum von Blasen befreit. Es hatte eine Viskosität von 3 300 cPs und ließ sich leicht
auftragen, verschmelzen, laminieren, belichten, entwikkeln,
ätzen und abstreifen wie in Beispiel 1 beschrieben. Zum Vergleich hatte ein Plastisol derselben Zusammen-Setzung,
das aus einem Pulver hergestellt worden war, das nicht mit Dimethylcocoamin getrommelt worden
war, eine Viskosität von 5 920 cPs. In einem ähnlichen Verfahren ergab sich bei Verwendung von Triäthylentetramin
anstelle von Dimethylcocoamin, daß Mahlen
so schwierig durchzuführen war und daß das Plastisol sehr thixotrop war, was zeigt, daß polyfunktionelle Amine,
obwohl verwendbar, weniger wirksam und daher weniger bevorzugt sind als monofunktionelle Amine.
Beispiel6
Ein Plastisol wurde wie in Beispiel 7 gemacht, mit Ausnahme, daß das Dimethylcocoamin direkt in das
Gemisch der anderen Bestandteile eingearbeitet wurde, wobei eine in situ-Umwandlung des ionogenen Polymeren
in sein Salz vorgenommen wurde. Die sandgemahlene Suspension wurde unter Druck durch ein Sieb einer
Maschenweite von 0,074 mm gefiltert Es hatte eine Viskosität von 3 300 cPs und ließ sich leicht auftragen,
verschmelzen, laminieren, belichten, entwickeln, ätzen und abstreifen wie in Beispiel 1. Ähnliche Produkte
wurden erhalten, wenn man als Aminzusätze Triäthylamin,
Dimethyloctylamin, Triäthanolamin oder N-Athylmorpholin verwendete.
Beispiel 7
Ein wie in Beispiel 1 hergestelltes Binderpulver wurde verwendet, um ein Plastisol nach dem in Beispiel 2
beschriebenen Verfahren in einer Formulierung herzustellen, die 11,1 g Binderpulver, 8,75 g Trimethylolpropantrimethacrylat,
2,00 g Trikresylphosphat, 2,00 g Din-Butylphthalat, 1,00 g Bis(2-o-Chlorphenyl-4,5-Diphenyl)imidazol,
0,05 g Leukokristallviolett, 0,05 g Benzotriazol, 0,0375 g Cl. Solvent Red 109 und 0,0125 g
Michler's Keton enthielt. Dieses lösungsmittelfreie Plastisol wurde durch ein Sieb einer Maschenweite von
0,149 mm passiert. Es hatte eine anfängliche Viskosität von 5 92OcPs, von 19 00OcPs nach 3 Tagen bei
Raumtemperatur und von 340 000 cPs nach 4 Wochen bei Raumtemperatur. Es wurde aufgetragen, verschmolzen,
laminiert, belichtet, entwickelt, geätzt und abgestreift wie in Beispiel 1.
Beispiel 8
Ein wie in Beispiel 2 hergestelltes Binderpulver wurde verwendet, um ein Organosol auf die in Beispiel 2
beschriebene Weise in einer Formulierung herzustellen, die 11,1g Binderpulver, 8,75 g Trimethylolpropantrimethacrylat,
1,00 g Bis(2-o-Chlorphenyl-4,5-Diphenyl)imidazol, 0,05 g Leukokristallviolett, 0,05 g Benzotriazol,
0,0375 g Cl. Solvent Red 109, 0,0125 g Michler's
Keton und 5,00 ml Methylchloroform enthielt. Das erhaltene Organosol hatte eine Viskosität von 1600 cPs.
Es wurde einen Tag bei Raumtemperatur gehalten und dann auf 3 mm Hg während 9 Minuten evakuiert, um
das Verdünnungsmittel zu entfernen. Das erhaltene Plastisol war bei dem ungewöhnlich hohen Feststoff/
Flüssigkeitsverhältnis von 58/42 immer noch fließfähig und blieb fließfähig für 3 Tage bei Raumtemperatur. Es
wurde aufgetragen, verschmolzen, laminiert, bildlich dargestellt, entwickelt, geätzt und abgestreift wie in
Beispiel 1.
Beispiel 9
Ein wie in Beispiel 2 hergestelltes Binderpulver wurde mit einer gleichen Gewichtsmenge von Dibutylphthalat
gemischt. Die erhaltene weiche durchscheinende Paste wurde in 1 mm Dicke auf Glas geschichtet und durch
Erhitzen für 5 Minuten auf 120° C verschmolzen, um eine klare, trockene, weiche, faltbare Folie zu ergeben.
Beispiel 10
Ein Teil des wie in Beispiel 2 hergestellten Binderpulvers wurde mit 0,6 Teilen eines im Handel
erhältlichen polyoxyäthylierten langkettigen Alkohols, 0,2 Teilen eines im Handel erhältlichen Poiyoxyäthyiensorbitanmonolaurats
und 0,2 Teilen Methylen-bis-(4-Cyclohexylisocyanat) vermischt Die erhaltene weiße Paste
wurde auf Glas in einer Dicke von 1 mm aufgetragen und 5 Minuten auf 1200C erhitzt Sie verschmolz, wobei
eine klare, weiche Folie erhalten wurde, die zu 12,5 Vol.-% quoll, wenn sie in eine 5%ige wäßrige
Natriumcarbonatlösung getaucht wurde. Das Produkt war geeignet für die Verwendung als Binder für
silberhalogenidfotografische Systeme. Dieses Beispiel illustriert eine vernetzbare Formulierung.
Beispiel 11
Ein wie in Beispiel 1 hergestelltes Binderpulver wurde verwendet, um ein Plastisol gemäß Beispiel 2 herzustellen,
wobei 44,4 g des Binderpulvers, 35,0 g Trimethylolpropantriacrylat,
12,0 g Trikresylphosphat, 4,0 g Triäthylenglykoldiacetat, 4,0 g Bis[2-o-Chlorphenyl-4,5-bis(m-Methoxypheny!)]imidazol,
0,2 g Leukokristallviolett, 0,2 g Benzotriazol, 0,15 g Cl. Solvent Red 109 und 0,05 g Michler's Keton verwendet wurden. Das erhaltene
Plastisol war eine viskose Paste. Nachdem es unter Vakuum von Blasen befieit worden war, wurde es in
einer Dicke von 2,5 mm auf eine 0,025 mm dicke Polyäthylenterephthalatfolie aufgetragen und 10 Minuten
bei 120"C erhitzt. Es verschmolz zu einer weichen
ίο klaren Folie, die geeignet war, als Photobilddruckplatte
(photoimageable priming plate).
Beispiel 12
Zu einer Lösung von 0,6 g Ammoniumpersulfat in 500 g Wasser wurden 19 ml einer Lösung von 11g
Methacrylsäure und 1,1 g Dcdecylmercaptan in 100 m!
Methylmethacrylat gegeben. Die Suspension wurde heftig unter Stickstoff gerührt und auf 80 bis 85° C
erhitzt. Nach 12 Minuten, wenn die anfängliche exotherme Reaktion nachgelassen hatte, wurde der
Rest der Methacrylsäure/Dodecylmercaptan/Methylmethacrylatlösung tropfenweise während einer Zeit von
8 Stunden zugegeben. Nach weiterem Erhitzen und Rühren für 30 Minuten wurde der erhaltene Latex unter
Stickstoff unter Rühren bei 56 bis 65° C eingedampft. Das erhaltene Rückstandspulver wog 100 g und enthielt
Agglomerate von 0,3 μπι Kügelchen. Es wurde in einem
Mörser zerkleinert, 24 Stunden bei Raumtemperatur über konzentriertem wäßrigem Ammoniumhydroxyd
gehalten und dann 24 Stunden bei Raumtemperatur über Natriumhydroxyd Pellets getrocknet. Die Gewichtszunahme
betrug 1,6%, d.h. 70% der theoretischen Menge, die zur vollständigen Umwandlung aller
-COOH-Gruppen in — COONH-i-Grupperi nötig ist
Es wurde gefunden, daß es nötig ist, das mit Ammoniak behandelte Pulver vorzutrocknen, um Piastisole mit
bester Filterfähigkeit und niederster Endviskosität herzustellen. Es wurde auch gefunden, daß im
allgemeinen ein solches Vortrocknen für einen Zeitraum von wenigstens so lange durchgeführt werden soll wie
die vorhergehende NHnOH-Behandlung gedauert hat.
Das so hergestellte Pulver wurde verwendet, um ein Organosol herzustellen, das 11,8 g des Pulvers, 8,75 g
Trimethylolpropantriacrylat, 2,0 g Trikresylphosphat.
1,0 g Bis(2-o-ChIorphenyl-4,5-Diphenyl)imidazol, 0,05 g
Leukokristallviolett, 0,05 g Benzotriazol, 0,0375 g CI. Solvent Red 109, 0,0825 g Michler's Keton und 5 ml
Chloroform als Verdünner enthielt. Die in Beispiel 2 geschilderten Verfahren wurden durchgeführt mit der
zusätzlichen Vorsicht, daß die Mischung vor Umgebungsfeuchtigkeit durch Bedecken mit trockenem
Stickstoff während der Mahlstufe bei 0°C geschützt
wurde. Diese Vorsichtsmaßnahme diente zur Verbesserung der Filtrierbarkeit und zur Verringerung der
endgültigen Viskosität Nach Druckfiltern durch Nylonflanell hatte das Organosol eine Viskosität von 200 cPs
(Brookfield-Viskosimeter mit Nr. 5, Spindel 100 UpM). Es wurde dann unter ölpumpenvakuum bei Raumtemperatur
gehalten. Nach 20 Minuten waren die Bläschen und das Verdünnungsmittel entfernt und das endgültige
Vakuum betrug 2 mm Hg. Das zurückbleibende Plastisol war dilatant mit Brookfield Nr. 5 Viskositäten von
1176cPs bei 100 UpM und 832 cPs bei 50UpM. Es
wurde erneut durch Nylonflanell gefiltert und dann in einer Dicke von 0,05 mm auf eine 0,025 mm dicke
Polyäthylenterephthalatfolie aufgeschichtet und durch Erhitzen für eine Minute bei 100° C verschmolzen. Die
Beschichtungsstufe und die Verschmelzungsstufe wur-
den der Reihe nach in kontinuierlicher Weise auf einer üblichen Endlosband-Fohenbeschichtungsmaschine
durchgeführt, wobei das frisch beschichtete Plastisol verschmolzen wurde, indem es durch einen 3,6 m langen
Trockenofen, der auf 1000C gehalten wurde, mit einer
Geschwindigkeit von 3,6 m/Min, durchgeführt wurde. Die erhaltene Beschichtung von 0,05 mm war glatt und
gleichmäßig. Sie wurde laminiert, zum Bild belichtet, entwickelt, geätzt und abgestreift wie in Beispiel 1. Das
Plastisol war für viele Monate bei Raumtemperatur ohne signifikanten Anstieg der Viskosität stabil und war
dann nach einer solchen langen Lagerungszeit leicht verschmelzbar, wenn es auf 100 bis 120° C erhitzt wurde.
Beispiel 13
Ein wie in Beispiel 2 hergestelltes Polymerpulver wurde 15 Minuten bei 25° C unter einer Atm.
wasserfreiem Ammoniak gehalten. Die Gewichtszunahme betrug 3,3%. Ein Plastisol, das wie in Beispiel 14
hergestellt worden war, ähnelte dem Plastisol des Beispiels 14 mit der Ausnahme, daß es etwas
schwieriger ohne zu Verstopfen zu filtrieren war. Ähnliche Ergebnisse wurden mit Polymerpulvern
erhalten, die 3 Stunden bei Raumtemperatur unter wasserfreiem Ammoniak gehalten und dann 4 Stunden
an der Luft getrocknet waren. Während wasserfreies Ammoniak verwendbar ist, ist wäßriges Ammoniak
manchmal bevorzugt. Es ist also möglich, jedoch weniger gewünscht, die Ammoniakbehandlung durch
Zugabe eines Überschusses an wäßrigem Ammoniumhydroxyd zum Polymerlatex vor der Isolierung des
Polymerpulvers durch Filtration oder Eindampfen zu geben, jedoch sind die Produkte schwierig zu zerkleinern
und in Plastisolformulierungen zu dispergieren.
Beispiel 14
Zu einer Lösung von 0,4 g Ammoniumpersulfat in 400 g Wasser wurden 28,6 ml einer Lösung von 20 g
Methacrylsäure und 1,07 g Dodecylmercaptan in 80 g Methylmethacrylat gegeben.
Die Suspension wurde heftig unter Stickstoff gerührt und auf 80 bis 85°C erhitzt. In 30minütigen Intervallen
wurden 20 ml der Methylmethacrylat/Methacrylsäure/ Dodecylmercaptanlösung und 25 ml einer Lösung von
0,2 g Ammoniumpersulfat in 100 ml Wasser gegeben. 30 Minuten nach der vierten Zugabe wurde die Reaktion
beendet, indem man Luft hereinließ und auf Raumtemperatur kühlte. Der Latex wurde bei 55 bis 66° C unter
einem Stickstoffstrom unter Rühren getrocknet, und das erhaltene rückständige Pulver wurde in einem Mörser
gemahlen, durch ein Sieb einer Maschenweite von ungefähr 0,38 mm passiert und 20 Stunden in einer
Ammoniakatmosphäre gehalten. Das Pulver war löslich in Äthylenglykolmonobutyläther, Es war unlöslich in
Methylchloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Methylenchlorid und Perchloräthylen. Es wurde verwendet,
um ein Organosol zu machen wie in Beispiel 14 beschrieben.
Beispiel 15
Ein Methylmethacrylat/Methacrylsäure (95/5)-Copolymerpulver wurde im wesentlichen wie in Beispiel 2
beschrieben hergestellt, wobei 95 g Methylmethacrylat, 5 g Methacrylsäure und 2 g Dodecylmercaptan verwendet
wurden. Das Polymerpulver wurde 20 Stunden bei Raumtemperatur über konzentriertem wäßrigem Ammoniumhydroxyd
gehalten und dann 20 Stunden über Natriumhydroxyd Pellets getrocknet. Ein Organosol
wurde wie in Beispiel 14 beschrieben hergestellt, wobei 13,75 g des Binderpulvers, 8,75 g Trimethylolpropantriacrylat,
2,125 g Triäthylenglykoldiacetat, 0,165 g Benzophenon,
0,0825 g Michler's Keton, 0,025 g Benzotriazo!, 0,11 g CI. Solvent Red 109 und 8 ml Methylchloroform
verwendet wurden. Das Organosol wurde durch Nylonflanell bei 0°C filtriert, auf eine 0,025 mm dicke
Polyäthylenterephthalatfolie in einer Dicke von 0,025 mm aufgetragen und durch Erhitzen für 5 Minuten
ίο bei 12O0C verschmolzen, um eine 0,015 mm dicke
Beschichtung zu ergeben, die laminiert, belichtet, entwickelt, geätzt und abgestreift wurde wie in Beispiel
1.
Beispiel 16
Polymerherstellung
Ein Methylmethacrylat/Methacrylsäure (98/2)-Copolymerpulver
wurde hergestellt im wesentlichen wie in Beispiel 2 beschrieben, wobei 98 g Methylmethacrylat,
2,0 g Methacrylsäure und 2,0 g Dodecylmercaptan verwendet wurden. Das Polymerpulver wurde durch
Trocknen bei 63° C isoliert. Dann wurde es 19 Stunden über konzemriertem wäßrigem Ammoniumhydroxyd
gehalten und 21 Stunden über Natriumhydroxyd Pellets getrocknet. Die Gewichtszunahme zeigte an, daß 0,5%
NH3 kombiniert worden war. Die Prüfung mit dem Elektronenmikroskop zeigte eine Teilchengröße von 0,2
bis 0,4 μηι. Das Pulver (Tg= ungefähr 1220C) war
teilweise bei Raumtemperatur in Methylchloroform löslich und gequollen, jedoch unlöslich in Perchloräthylen.
Flüssiges Premix
Ein Gemisch von 29,0 g Trimethylolpropantriacrylat 4,3 g Dioctylphthalat, 4,3 g Triäthylenglykoldiacetat
4,3 g Trikresylphosphat, 4,0 g Bis(2-o-Chlorphenyl-4,5-Diphenyl)imidazol,
0,2 g Benzotriazol, 1,0 g Michler's Keton, 0,3 g Tris(4-Diäthylamino-o-Tolyl)methan, 0,11 g
Leukokristallviolett, 0,03 g CI. Basic Blue 7 (C.I.-Nr 42595) und 31,8 g Methylchloroform wurde 18 Stunder
bei Raumtemperatur gerührt und dann unter Druck durch ein Nylonflanell gefiltert.
Herstellung des Organosols
Ein Gemisch von 19,95 g des vorstehend beschriebe
nen flüssigen Premix, 13,0 g des oben beschriebener Binderpulvers und 25 ml Sand einer Körnung vor
ungefähr 0,55 bis 0,85 mm wurde 30 Minuten bei O0C unter Stickstoff gemahlen und dannunterDruckbeiO°C
filtriert. Das Organosol hatte eine anfängliche Viskositä bei 0°C von 10 32OcPs, nach 5 Stunden bei 5°C vor
3 600 cPs und nach 22 Stunden bei 5°C von 4 600 cPs Wenn es bei Raumtemperatur gehalten wurde, betruf
die Viskosität 36 800 cPs nach einer Stunde und mehr al· 800 000 cPs nach 2 Stunden. Das Organosol wurde zui
Herstellung von Fotoresists wie in den vorstehender Beispielen beschrieben verwendet.
Beispiel 17
Herstellung von Impfpolymerlatex
Eine Lösung von 31 g Äthylacrylat und 8 g Methacryl säure in 61 g Methylmethacrylai wurde zu einer Lösung
von 0,6 g Ammoniumpersulfat in 500 g Wasser gegeben Die Suspension wurde mit Stickstoff bedeckt und hälftij
2 Stunden bei 80 bis 85"C erhitzt. Der erhaltene Lato wurde durch ein Nainsook-Gewebe passiert und al
Impfpolymerlatex aufgehoben.
Herstellung eines Copolymerpulvers
Eine Suspension vor. 30 g des Impfpolymerlatex in einer Lösung von 0,6 g Ammoniumpersulfat in 400 g
Wasser wurde mit Stickstoff bedeckt, heftig gerührt und
auf 400C erhitzt Dazu wurde eine Lösung von 0,025 g Eisen-(III)-Ammoniumsulfathexahydrat in 25 g Wasser
und einer Lösung von 7,75 g Äthylacrylat 2,0 g Methacrylsäure und 0375 g Dodecylmercaptan in
15,25 g Methylmethacrylat gegeben. Drei gleiche Zugaben wurden in einstündigen Intervallen durchgeführt
30 Minuten nach Ende dieser Zugabe wurde der Latex durch ein Nainsook-Gewebe passiert und bei
Raumtemperatur 10 Tage gehalten. Er wurde dann auf 4O0C unter Stickstoff erhitzt und gerührt, und es wurden
ihm 5 g Methacrylsäure, 0,1 g Natriumbisulfit und eine Lösung von 0,1 g Ammoniumpersulfat in 200 g Wasser
zugegeben. Nach einer Stunde bei 40°C wurde der Latex unter Stickstoff unter Rühren bei 25 bis 400C für 2
Tage eingedampft Der erhaltene Feststoff wurde in einem Mörser gemahlen, durch ein Sieb einer
Maschenweite von ungefähr 0,38 mm gegeben und 20 Stunden über konzentriertem wäßrigem Ammoniumhydroxid
gehalten. Die mikroskopische Untersuchung ergab eine Teilchengröße von 0,5 bis 9,0 μΐη.
Das Pulver wurde zur Herstellung eines Plastisols wie
in Beispiel 2 beschrieben verwendet. Das Plastisol blieb flüssig, wenn es einen Tag bei 5° C gehalten wurde. Es
wandelte sich in ein festes Gel in 2 Stunden bei Raumtemperatur um.
Beispiel 18
Eine Lösung von 0,2 g Ammoniumpersulfat in 100 g Wasser wurde unter Stickstoff gerührt, worauf 29 ml
einer Lösung von 5 g Methacrylsäure und 2 g Dodecylmercaptan in 95 g Methylmethacrylat zugegeben
wurden. Die Suspension wurde bei 80 bis 900C 30 Minuten gehalten und dann wurden in 30minütigen
Intervallen 20 ml der Methacrylsäure/Dodecylmercaptan/Methylmethacrylat-Lösung
und 80 ml einer Lösung von 0,1 g Ammoniumpersulfat in 320 ml Wasser gegeben. 30 Minuten nach der letzten Zugabe wurde der
Latex unter Stickstoff unter Rühren bei 650C eingedampft.
Der erhaltene Feststoff wurde in einem Mörser gemahlen, durch ein Sieb einer Maschenweite von
ungefähr 0,38 mm passiert, einen Tag über konzentriertem wäßrigem Ammoniumhydroxyd gehalten und dann
einen Tag über Natriumhydroxyd Pellets gehalten.
Ein Gemisch von 87,5 g Trimethylolpropantrimethacrylat, 20,0 g Trikresylphosphat, 10,0 g Bis(2-o-Chlorphenyl-4,5-Diphenyl)imidazol,
0,5 g Leukokristallviolett, 0,5 g Benzotriazol, 0,375 g CI. Solvent Red 109 und 0,125 g Michler's Keton wurde etwa 16 Stunden bei
Raumtemperatur gerührt, dann 30 Minuten bei 0cC
unter Stickstoff mit 100 ml Sand einer Körnung von ungefähr 0,55 bis 0,85 mm gemahlen und durch
Nylonflanell unter Druck filtriert. Eine Probe von 11,9 g
dieser Vormischung wurde bei 0°C gerührt und 11,1 g des Polymerpulvers portionsweise zugegeben. Die
erhaltene weiche Paste wurde 20 Stunden bei Raumtemperaiur gehalten. Sie wurde eine fließfähige
Dispersion mit einer Brookfield Nr. 5-Viskosität von 15 440 cPs bei 20 UpM. Ein gleiches Volumen von Sand
einer Körnung von ungefähr 0,55 bis 0,85 mm wurde zugegeben und die Suspension 30 Minuten bei 00C unter
Stickstoff gemahlen. Dann wurde sie unter Druck durch ein Sieb von einer Maschenweite von 0,044 mm filtriert.
Das Filtrat hatte eine Brookfield Nr. 5-Viskosität von
18 200 cPs und blieb für viele Tage bei Raumtemperatur
anverschmolzen. Es wurde aufgetragen, bei 1200C
verschmolzen, laminiert, belichtet, entwickelt, geätzt
und abgestreift wie in Beispiel 1.
Beispiel 19
Zu einer Lösung von 02 g Ammoniumpersulfat in
100 g Wasser wurden 29 ml einer Lösung von 5 g Methacrylsäure und 2 g Dodecylmercaptan in 95 g
Methylmethacrylat gegeben. Die Suspension wurde mit Stickstoff bedeckt, gerührt und unter Rückfluß auf 80 bis
900C erhitzt In 30minütigen Intervallen wurden 20 ml der Methylmethacrylat/Methacrylsäure/Dodecylmercaptan-Lösung
und 80 ml einer Lösung von 0,1 g Ammoniumpersulfat in 320 ml Wasser gegeben. 30 Minuten nach der vierten derartigen Zugabe wurde die
Reaktion beendet, indem man Luft zutreten ließ und dann wurde auf Raumtemperatur gekühlt Eine Portion
M des erhaltenen milchartigen Latex wurde zur Trockene eingedampft. Der Rückstand enthielt 99% der theoretischen
Ausbeute für vollständige Polymerisation.
Eine zweite Polymerisation wurde in der gerade beschriebenen Weise durchgeführt, mit der Ausnahme,
daß die Anfangscharge 0,2 g Ammoniumpersulfat, 79,6 g Wasser und 20,4 g des Latex der ersten Polymerisation
umfaßte, um 4 g eines Impfpolymeren zu ergeben, d. hdaß 4 Gew.-% des Methylmethacrylat/Methacrylsäure/
Dodecylmercaptan in der zweiten Polymerisation verwendet wurde.
Nachdem die zweite Polymerisation beendet war, wurde der Latex zur Trockene unter Stickstoff unter
Rühren in einem Wasserbad von 55° C eingedampft. Der Rückstand wog 104 g (98% Ausbeute). Er wurde in
einem Mörser gemahlen und durch ein Sieb einer Maschenweite von 3,2 mm passiert. Eine Portion von
33,5 g wurde auf eine Säule gegeben, und wasserfreies Ammoniakgas wurde langsam durch das Pulverbett
während 30 Minuten gegeben. Die Gewichtszunahme betrug 2,1% gegenüber einem theoretischen Maximum
von 1,2% für die vollständige Umwandlung der verfügbaren -COOH-Gruppen zu -COONH4-GrUppen,
wobei der Überschuß wahrscheinlich der Absorption zuzurechnen ist.
Eine Lösung von 48 g Trikresylphosphat, 16,0 g Benzophenon, 0,8 g Michler's Keton 0,8 g Bis(2-o-ChIorphenyl-4,5-Diphenyl)imidazol,
0,8 g Benzotriazol, 0,4 g Tris(4-Diäthylamino-o-Tolyl)methan, 0,2 g Leukokristallviolett
und 0,28 g CI. Basic Blue 7 (Cl. Nr. 42595) in
so 120 g Trimethylolpropantriacrylat, das 500 ppm Hydrochinon
enthielt, wurde durch Rühren für etwa 16 Stunden bei Raumtemperatur hergestellt. Zu 11,7g
dieser Lösung wurden portionsweise unter Rühren 12,5 g des ammoniakbehandelten Binderpulvers gegeben.
Die Suspension wurde in einem Eisbad gekühlt und mit Stickstoff bedeckt, und 20 ml Sand einer Körnung
von ungefähr 0,55 bis 0,85 mm wurde portionsweise unter Scheibenrühren bei ungefähr 300 m/Min. Umfangsgeschwindigkeit
zugegeben. Nach Rühren für eine Stunde wurde das Plastisol vom Sand durch Filtrieren
durch Nylonflanell getrennt. Das Plastisol hatte eine anfängliche Brookfield Mr. 5-Viskosität von 820 cPs bei
20 UpM, eine Viskosität von 1 400 cPs nach dem Stehen für 24 Stunden bei Raumtemperatur und 2 460 cPs nach
weiterem Rühren nach 24 Stunden bei Raumtemperatur. Das Plastisol wurde hergestellt, um ein Fotobild in
der in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Weise herzustellen
Im wesentlichen gleiche Resultate wurden erhalten, wenn die Menge des Impfpolymers zwischen 1% und
5% der Menge des plastisolbildenden Pulvers variiert wurde. Außerhalb dieses Bereichs waren verdünnungsmittelfreie
Piastisole sehr viel schwieriger zu filtrieren.
Beispiel 20
Eine Lösung von 31 g Äthylacrylat und 8 g Methacrylsäure in 61 g Methylmethacrylat wurde zu einer Lösung
von 0,6 g Ammoniumpersulfat in 500 g Wasser gegeben. Die Suspension wurde mit Stickstoff bedeckt und heftig
während 2 Stunden bei 80 bis 85°C gerührt Der erhaltene Latex wurde durch ein Nainsook-Gewebe
gepreßt und als Impfpolymerlatex gehalten.
Eine Suspension von 30 g des Impfpolymerlatex in is
einer Lösung von 0,6 g Ammoniumpersulfat in 400 g Wasser wurdo mit Stickstoff bedeckt, heftig gerührt und
auf 400C erhitzt Dazu wurde eine Lösung von 7,75 g Äthylacrylat, 2 g Methacrylsäure und 0,975 g Dodecylmercaptan
in 15,25 g Methylmethacrylat gegeben. Drei weitere derartige Zugaben wurden in einstündigen
Intervallen vorgenommen. 30 Minuten nach der letzten Zugabe wurde der Latex durch ein Nainsook-Gewebe
passiert und bei Raumtemperatur für 10 Tage gehalten.
Er wurde dann wiederum auf 40° C unter Stickstoff und Rühren erhitzt und zu ihm wurden 5 g Methacrylsäure
0,1 g Natriumbisulfit und eine Lösung von 0,1 g Ammoniumpersulfat in 200 g Wasser gegeben. Nach
einer Stunde bei 4O0C wurde der Latex unter Stickstoff unter Rühren bei 25 bis 400C während 2 Tagen
eingedampft. Der erhaltene Feststoff wurde im Mörser gemahlen, durch ein Sieb einer Maschenweite von
ungefähr 0,38 mm gegeben -ind 20 Stunden über konzentriertem wäßrigem Amrnoniumhydroxyd gehalten.
Die mikroskopische Untersuchung zeigte eine Teilchengröße von 0,5 bis 9,0 μπι.
Eine Probe von 11,1 g des wie vorstehend beschriebenen
Binderpulvers wurde zu einem Gemisch von 8,75 g Trimethylolpropantrimethacrylat, 2 g Trikresylphosphat
1 g Bis(2-o-Chlorphenyl-4,5-Diphenyl)imidazoI, 0,05 g Leukokristallviolett, 0,05 g Benzotria7ol, 0,0375 g
CI. Solvent Red 109, 0,0125 g Michler's Keton und 7,5 ml Tetrachlorkohlenstoff gegeben. Ein gleiches
Volumen von Sand einer Körnung von ungefähr 0,55 bis 0,85 mm wurde zugegeben und das Gemisch 30 Minuten
bei 00C mit einem Scheibenrührer gemahlen, der mit einer Umfangsgeschwindigkeit von ungefähr 300 m/
Min. iief. Das erhaltene Organosol blieb flüssig, wenn es einen Tag bei 5° C gehalten wurde, jedoch wandelte es
sich in ein festes Gei in 2 Stunden bei Raumtemperatur um.
Beispiel 21
Ein Methylmethacrylat/Methacrylsäure (93/7)-Copolymerpulver
wurde nach einem ähnlichen Verfahren wie in Beispiel 4 hergestellt, indem 93 g Methylmethacrylat
7 g Methacrylsäure und 2 g Dodecylmercaptan verwendet wurden. Das Pulver wurde aus dem Latex durch
Trocknen bei 55 bis 660C isoliert, in einem Mörser gemahlen, 24 Stunden über konzentriertem wäßrigem
Ammoniumhydroxyd gehalten und dann 24 Stunden über Nstriumhydroxyd Pellets gehalten. Es wurde
verwendet, um ein Organosol in der Formulierung und nach der Methode herzustellen, die in Beispiel 18
angegeben ist. Das Organosol wurde durch Nylonfilz bei 0°C gefiltert und hatte anfangs eine Viskosität von
200Ci3S, nach 5 Stunden bei 50C eine Viskosität von
292 cPs und von 824 cPs nach 24 Stunden bei 50C. Wenn
das Organosol bei 250C gehalten wurde, stieg die Viskosität wie folgt:
| anfänglich |
30OcPs |
| nach 15 Min. |
344 cPs |
| nach 30 Min. |
520 cPs |
| nach 1 Stunde |
1 052 c Ps |
| nach 2,5 Stunden |
3 560 cPs |
| nach 5 Std. |
86 400 cPs |
| nach 6 Stunden |
380 000 c Ps |